Ученые выяснили, что два гамма-всплеска были вызваны коллапсом нейтронных звезд

Фото из открытых источников

Гамма-всплески (ГВ) — одни из самых энергетически мощных событий во Вселенной, высвобождающие за несколько секунд больше энергии, чем большинство звёзд высвобождают за всю свою жизнь. Эти загадочные события были впервые обнаружены в 1967 году спутниками НАСА Vela, разработанными в Национальной лаборатории Лос-Аламоса (LANL) для обнаружения тайных ядерных испытаний. В недавнем исследовании учёные из Лос-Аламоса проанализировали два продолжительных ГВ и определили, что они были вызваны коллапсом нейтронных звёзд с образованием чёрных дыр (коллапсарный процесс).

Как объясняется в их исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal Letters, эти события, связанные с коллапсарами, высвободили огромные вспышки гамма-лучей. До их анализа ученые предполагали, что эти два события были вызваны слиянием двух нейтронных звезд, известным как событие килоновой (всплеск энергии, связанный с образованием тяжелых элементов). Их выводы подтверждают более раннюю интерпретацию этих событий и заставляют астрономов пересмотреть свои модели этих экзотических, энергетически мощных явлений.

«Гамма-всплески — это результат одних из самых интенсивных и экзотических явлений во Вселенной, сочетающих в себе очень высокую плотность и температуру, релятивистские эффекты и различные временные масштабы. Благодаря моделированию и симуляции этих двух своеобразных гамма-всплесков большой длительности, мы получаем новый взгляд на эти сложные и захватывающие экстремальные события», - пояснил соавтор исследования Марко Ристич из Лос-Аламоса.

Эти события обозначены как GRB 211211A и GRB 20307A и были зарегистрированы монитором гамма-всплесков Fermi НАСА в 2021 и 2023 годах соответственно. Используя наборы данных НАСА, команда смоделировала эти события на суперкомпьютере HPE Cray EX "Chicoma" лаборатории, чтобы лучше понять процесс образования килоновых и последующее формирование тяжелых элементов посредством нуклеосинтеза. В предыдущем исследовании команда предложила новый механизм этого процесса, в котором коллапсары создают элементы тяжелее железа (золото, свинец, уран и т. д.) посредством быстрого захвата нейтронов.

Результаты их исследования предсказали элементный состав без очень тяжелых элементов, который был практически идентичен наблюдениям гамма-всплесков. Это согласуется с одной из ведущих интерпретаций гамма-всплесков: они происходят двумя способами: короткие вспышки (менее 2 секунд) и длительные вспышки (более 2 секунд). В то время как первые считаются результатом слияния нейтронных звезд, вторые, по-видимому, возникают из коллапсарных звезд. 

«Как мы выяснили, вопреки современным интерпретациям, тип килоновой, представленный этими длительными гамма-всплесками, не обязательно подразумевает синтез золота, несмотря на то, что сигнал демонстрирует красную составляющую, обычно связанную с образованием лантанидов. Из этой работы следует простое объяснение, требующее лишь однокомпонентной модели, что предполагает, что килоновые еще более разнообразны и сложны для интерпретации, чем мы думали раньше», - отметил соавтор исследования Мэтью Мамповер из Лос-Аламоса.

Дальнейшие наблюдения, включающие обнаружение гравитационных волн (ГВ), позволят астрофизикам лучше понять космическое происхождение килоновых и связанных с ними гамма-всплесков.